JPS6346646Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は弁座冷却型排気弁の構造に関するも
のである。

最近内燃機関の高出力化あるいは使用燃料の低
質化などに伴い、排気弁の熱負荷がますます苛酷
になり、その結果弁シート部に高温腐蝕、燃焼残
渣の堆積、圧こん等が発生する傾向が強く、これ
が排気弁の保守整備期間を短かくし、機関整備上
看過できない問題となつている。

その対策の一つとして排気弁の弁座シート部の
近傍に冷却水を循環せしめることによつて排気弁
の熱負荷を軽減せしめる手段があり、本考案の対
象とする技術課題はこの分野に属するものであ
る。

第８図および第９図は、従来の弁座冷却型排気
弁を示す。１は排気弁の弁棒、２は弁箱であり、
３は弁座リングである。弁箱２の水室は入口側水
室４と出口側水室５とに区分される。入口側水室
４に導入された冷却水は孔６、連絡管７を経て弁
座リング３に形成された環状の冷却水室８に流入
する。第９図に示すように、水室４から冷却水室
８に達するための冷却水流入通路は３個所であ
る。冷却水室８内の冷却水は、第９図に示すよう
に、図の右方から左方に向つて円周方向に流れた
あと、３個所の冷却水流出通路を経て、連絡管
７、孔６から弁箱２の出口側水室５に至る。

このような構成よりなる従来の冷却方式におい
て、弁座シート部９を効果的に冷却するために
は、 （） 環状の冷却水室８を流れる冷却水の速度
をできるだけ上昇させて冷却水室８の熱伝達を
向上させる。

（） 環状の冷却水室８の尖端部８ａをできる
だけ弁座シート部９に近づける。

ことが必要である。

しかし、（）の要求は、冷却水室８を流れる
冷却水の流路の態様が円周方向であるため、流路
の長さが長くなり、この状態で冷却水の速度を上
昇させようとすれば、冷却水の圧力損失が大とな
り、その点から冷却速度が或る一定値に制限され
るので、この手段による熱伝達効果の上昇は期待
できない。また、（）の要求は、弁座リング３
のこの部分の肉厚を薄くすることになつて、当該
部分の機械的応力および熱応力が高くなり、該部
の変形あるいは亀裂の発生などを誘発する原因と
なる。

さらに、上記従来方式における冷却水は、冷却
水室８内において、第９図に矢印で表示するよう
に、図の右方から左方に向つて円周方向に流れ、
その間に弁座シート部９からの熱を収受すること
になるが、冷却水室８内の冷却水温度は、当然に
右方が低く左方が高いことになり、弁座シート部
９の温度が不均一を生じ、変形がアンバランスと
なつて弁閉時の密着性がそこなわれることにな
る。

従来技術の一つとしての実開昭53−143934号公
報に示される「内燃機関の排気弁装置」も、上記
従来方式と同等の装置に属するものであつて、該
公報中の弁座の冷却室２ｂも、前記説明中の冷却
水室８と同じく該水室中を冷却水が円周方向に流
れて弁座部を冷却する構造が示され、その結果前
記の問題点と全く同様の問題点を未解決のまゝで
保有するものである。

この考案は、上記従来装置の問題点のすべてを
解決せんとするもので、冷却水の圧力損失を最小
に抑えて冷却水速度を上昇させ、弁座リングの強
度を犠性にすることなくして弁座シート部に対す
る冷却水室の充分な接近を実現し、弁座リングの
全周にわたつてほゞ均一温度の冷却水による冷却
を行ない、もつて排気弁の弁座冷却の効率の向上
と、弁座部の吹抜けあるいは破損などの事故の防
止に著しい効果を発揮する排気弁を実現すること
を目的とするものである。

本案装置はそのための構成として、シート部を
介して排気弁を冷却するための環状の冷却水室を
そなえる弁座リングの該冷却水室を仕切環によつ
て仕切ることにより環状の冷却水入口室および環
状の冷却水出口室をそれぞれ同心円の関係位置に
形成し、開口が上記冷却水入口室と冷却水出口室
との両方に跨がる多数の冷却孔を冷却水室のほゞ
全周にわたつて上記冷却水室から弁座シート部を
指向する方向でその先端が弁座シート部に接近す
る位置に穿設し、冷却水入口室に流入した冷却水
が上記冷却孔の部分を経由して冷却水出口室に流
入するように構成し、あるいは該冷却孔の部分の
上方を縦割方向に二分する下垂壁を仕切環の下縁
に延長付設せしめ、下垂壁の下端部に冷却水通路
としての切欠を形成せしめた構成をそなえる。

つぎに本案装置の構成につき実施例を示す図面
を用いて具体的に説明する。第１図ないし第５図
はその一実施例を示すもので、符号１ないし７お
よび９は第８図および第９図の従来装置の表示と
同様である。弁座リング３の内蔵する冷却水室を
仕切環１０によつて仕切ることにより、環状の冷
却水入口室１１および環状の冷却水出口室１２を
それぞれ同心円の関係位置に形成せしめる。１
３，１３，……は冷却孔で、その開口が冷却水入
口室１１と冷却水出口室１２との両方に跨がる位
置に冷却水室のほゞ全周にわたつて穿設され、そ
の方向は冷却水室から弁座シート部９を指向する
方向とされ、その深さは該孔の先端が弁座シート
部９に接近する深さとされる。１４は連絡ピース
で、周面に１個の連絡孔１５をそなえ、連絡孔１
５によつて冷却水入口室１１と冷却水出口室１２
とのいずれか一方を上方の連絡管７に連通せしめ
る。第１図では図中右方の連絡ピース１４の連絡
孔１５を冷却水入口室１１に連通せしめ、図中左
方の連絡ピース１４の連絡孔１５を冷却水出口室
１２に連通せしめたので冷却水入口室１１が外
側、冷却水出口室１２が内側に位置することにな
つたが、連絡ピース１４をいずれも180゜回転して
連絡孔１５の位置を逆方向にすると、冷却水の入
口室と出口室との内外位置は逆転することにな
り、この態様でも一向差支えない。

以上の構成装置によつて弁座を冷却する作用に
ついて説明すると、給水口１６（第４図）から入
口側水室４に流入した冷却水は、３個の孔６から
連絡管７、連絡ピース１４、連絡孔１５を経て冷
却水入口室１１に至り該室１１の全周に分布す
る。その状態で該室１１の冷却水は、全周に亘つ
て穿設された冷却孔１３の部分のそれぞれにおい
て第３図中の矢印を用いて表示するＵ字形の流れ
を生じたあと、冷却水出口室１２に流れ込み、第
２図の左方に配設される連絡ピース１４の連絡孔
１５から連絡管７、孔６を経由して出口側水室５
に流入し、第４図の排水口１７から弁箱２の外部
に導出される。したがつて、ほゞ全周に亘つて配
設された冷却孔１３内における冷却水のＵ字形の
流れは、すべてほゞ等温の冷却水によつて行わ
れ、温度のムラがなく、また冷却孔１３内の冷却
水の流通距離はきわめて短距離であるため、流路
抵抗が少なく、きわめて容易に流速の上昇が実現
される。

第６図および第７図は他の実施例を示し、本例
では、上記の実施例において冷却孔１３内に生起
せしめるＵ字形の流れを、さらに確実に強制的に
行わせるように構成したものである。本例におけ
る仕切環１８は、その下縁に冷却孔１３の数に相
当する数の下垂壁１９を延長付設する。下垂壁１
９の下端部には、冷却水通路としての切欠２０を
形成せしめ、冷却水入口室１１から冷却水出口室
１２への冷却水の流通は切欠２０を通してのみ行
われるようにして該部を流過する冷却水の一層の
高速化を図るものである。そのため、冷却孔１３
の先端底面は、冷却水の反転が容易でかつ冷却に
適した円弧状に形成することが望ましい。また、
切欠２０の切欠形状は、冷却噴流に適したノズル
としての形状が付与され、それによつて冷却水の
通路断面積を適当に絞るものとすることが望まし
い。

この考案装置は以上のように構成され、そのた
め弁座リングの強度を犠性にすることなく、しか
も弁座シート部に対する冷却水室としての冷却孔
の充分な接近が図られ、また、冷却水の圧力損失
を最小に抑えてしかも冷却水速度の上昇を実現
し、さらに、弁座リングの全周にわたつてほゞ均
一温度の冷却水による冷却を実現可能とし、もつ
て排気弁の弁座冷却の効率の向上と、弁座部の吹
抜けあるいは破損などの事故の防止に著しい効果
を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本案装置の一実施例の第２図における
−線で切断した断面図、第２図は第１図中の
−線における断面図、第３図は第２図中の
−線における断面図、第４図は第１図中の−
線における断面図、第５図は第２図中の−
線に沿う断面図、第６図は本案装置の他の実施例
の断面図、第７図は第６図中の−線における
要部の断面図、第８図は従来装置の断面図、第９
図は第８図中の−線における断面図である。 １……弁棒、２……弁箱、３……弁座リング、
４……入口側水室、５……出口側水室、６……
孔、７……連絡管、８……冷却水室、８ａ……尖
端部、９……弁座シート部、１０，１８……仕切
環、１１……冷却水入口室、１２……冷却水出口
室、１３……冷却孔、１４……連絡ピース、１５
……連絡孔、１６……給水口、１７……排水口、
１９……下垂壁、２０……切欠。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) シート部を介して排気弁を冷却するための環
   状の冷却水室をそなえる弁座リングの該冷却水
   室を仕切環によつて仕切ることにより環状の冷
   却水入口室および環状の冷却水出口室をそれぞ
   れ同心円の関係位置に形成し、開口が上記冷却
   水入口室と冷却水出口室との両方に跨がる多数
   の冷却孔を冷却水室のほゞ全周にわたつて上記
   冷却水室から弁座シート部を指向する方向でそ
   の先端が弁座シート部に接近する位置に穿設
   し、冷却水入口室に流入した冷却水が上記冷却
   孔の部分を経由して冷却水出口室に流入するよ
   うに構成した弁座冷却型排気弁。 (2) 冷却水入口室から冷却水出口室への流入に際
   して冷却水が経由する冷却孔の部分の上方を縦
   割方向に二分する下垂壁を仕切環の下縁に延長
   付設せしめ、下垂壁の下端部に冷却水通路とし
   ての切欠を形成せしめた実用新案登録請求の範
   囲第(1)項記載の弁座冷却型排気弁。